Прорыв в электронике: этот материал переключается между квантовыми состояниями по требованию

ATinformНаука Сегодня в 07:19 16 Обсудить

Фото: interestingengineering.com

Ученые говорят, что им неизвестен другой материал, способный переходить из одного квантового состояния в другое, когда это необходимо

Американские ученые обнаружили редкий квантовый материал, способный переключаться между двумя разными электронными состояниями по требованию. Это открытие даст возможность создавать более быстрые компьютерные чипы, пишет Фокус.

Ученые из США обнаружили новое переключаемое квантовое свойство в новом типе сульфида никеля, известном как KxNi4S2. В этом соединении никель и сера находятся между слоями калия, который может присутствовать в различных количествах от нуля до единицы в зависимости от образца. При этом можно регулировать количество калия.

Данный материал может переключаться между квантовыми состояниями в пределах одной и той же структуры по требованию. Ученые говорят, что им неизвестен другой материал, способный переходить из одного квантового состояния в другое, когда это необходимо.

KxNi4S2 был впервые разработан в 2021 году в рамках проекта, направленного на создание новых сверхпроводников. Но, изучая его свойства, ученые обнаружили, что применение электрического тока может выталкивать калий из слоев материала. Это привело к разрушению структуры, изменив общую форму материала. Процесс обратимый, что позволило материалу обладать двумя различными квантовыми свойствами: конусами Дирака и плоскими зонами.

Эти два квантовых состояния играют решающую роль в управлении поведением электронов. В состоянии Дирака электроны ведут себя так, как будто они почти не имеют массы и движутся чрезвычайно быстро. В состоянии плоских зон электроны замедляются и ведут себя так, как будто они имеют большую массу.

Оба состояния эффективно превращает материал в контроллер электронного потока и позволяют точно настраивать скорость и поток. По словам ученых, такой контроль крайне востребован в современной электронике.

Устройства, способные динамически регулировать электронное поведение, могут повысить производительность, эффективность и функциональность в широком спектре технологий, таких как высокоскоростные процессоры.

Авторы открытия говорят, что высокое содержание никеля в этом материале означает, что атомы никеля должны взаимодействовать и связываться друг с другом, и именно это, обуславливает его интересные свойства.

Возможность переключать квантовые состояния в одном материале может упростить проектирование электронных устройств. Вместо использования нескольких материалов ученые могли бы полагаться на единую систему, которая изменяет поведение в режиме реального времени. Также это открытие дает возможность для проектирования квантовых материалов.